LABORATORIO DI FISICA SPERIMENTALE

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LABORATORIO DI FISICA SPERIMENTALE

Ingegneria meccanica

A.A. 2016-2017

Nona esperienza:

calibrazione di una sonda termometrica studio di una trasformazione isoterma

lasciate il tavolo di laboratorio in ordine e pulito;

ne siete responsabili (anche della strumentazione)

I SENSORI PER QUESTA ESPERIENZA: PRESSIONE

Il sensore utilizza un trasduttore piezoresistivo in cui varia la resistenza di una sottilissima membrana di silicio monocristallino quando è deformata dalla forza originata dalla differenza fra la pressione esterna e quella di una capsula interna sigillata contenente gas a bassissima pressione

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Termistore: dispositivo a semiconduttore in cui la resistenza elettrica R dipende fortemente dalla temperatura:

I SENSORI PER QUESTA ESPERIENZA: TEMPERATURA

T = 1

A + Bln R + C(lnR)^-+D(lnR)^/

Scopo: verificare la linearità della risposta di una sonda termometrica al variare della temperatura misurata con un termometro di riferimento: T_sondavs T_Hg

CALIBRAZIONE SONDA TERMOMETRICA

Per variare la temperatura T:

- introdurre il termometro a mercurio e la sonda termometrica nel dewar con l'acqua calda

- accendere l’agitatore magnetico

- misurare con il sistema di acquisizione la temperatura della sonda e, quando smette di salire, leggere anche quella del termometro di riferimento

- aggiungere 40÷60 g di acqua fredda nel dewar e ripetere le misure precedenti

- continuare ad aggiungere acqua fredda fino ad ottenere 8-10 misure di intercalibrazione

GRAFICARE T_sondavs T_Hg; è una retta? Con quale pendenza?

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TRASFORMAZIONE ISOTERMA (LEGGE DI BOYLE)

esperimento di Boyle

P_ATM P_ATM+DP _DP

METODOLOGIA: misurare la pressione dell’aria all'interno di una siringa mentre ne viene variato lentamente il volume da 20 ml a 2 ml.

Con buona approssimazione si può assumere che la temperatura dell’aria contenuta non vari (isoterma) e sia pari a quella ambiente (evitare di scaldare eccessivamente la siringa con la mano).

Ipotizzando un'isoterma ideale si può ricavare il volume V_Tdi aria nel tubo:

P (V_s+ V_T) = n R T dove V_sè il volume della siringa

e T la temperatura ambiente (in kelvin) T[K] = T[°C]+273,15 grafico: PV_s vs P PV_s= -V_TP+ n R T

Y X p= -V_T q= n R T R = 8,31 J/(Kmol) TRASFORMAZIONE ISOTERMA (LEGGE DI BOYLE)

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TRASFORMAZIONE ISOTERMA (LEGGE DI BOYLE) Raccolta dati 1:

- staccare dal sensore il tubicino che lo collega alla siringa (premere e ruotare il connettore)

- aprire la siringa fino ad avere un volume iniziale di 20 cm³ - riconnettere il sensore alla siringa

- con il sistema di acquisizione (p.es. visore digitale) misurare la pressione P (in chilopascal, apprezzando il decimo di kPa) al variare del volume V_s della siringa da 20 cm³ a 2 cm³ passando per successivi stati di equilibrio con variazioni di volume di 2 cm³ - raccogliere in una tabella i valori di V_s, P e PV_s

- graficare P vs V_s(iperbole)

- graficare PV_svs P (retta; ricavarne i parametri) Determinare il numero di moli n

TRASFORMAZIONE ISOTERMA (LEGGE DI BOYLE) Raccolta dati 2:

- staccare il tubicino dal sensore, portare la siringa a un volume iniziale di 10 ml e riattaccare il tubicino

- ripetere le misure di pressione come prima al variare del volume della siringa V_sda 10 ml a 2 ml

- tracciare nuovamente il grafico nel piano PV_svs P

- ricavare nuovamente il volume del tubicino e il numero di moli del sistema (grafico PV_svs P à retta)

1 ml = 1 cc = 1 cm³ V_Tè cambiato? E il numero di moli?

Misurare col righello il volume interno del tubicino (∅= 4 mm) e confrontarlo con quello delle misure precedenti

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